爱德华·泰勒
美国理论物理学家、“氢弹之父”
爱德华·泰勒(匈牙利名:Teller Edét,英文名:Edward Teller,1908年1月15日-2003年9月9日)出生于匈牙利布达佩斯,美国物理学家,美国国家科学院院士,美国艺术与科学院,生前是劳伦斯利弗莫尔国家实验室名誉主任,被称为“氢弹之父”。
1926年,泰勒离开匈牙利赴德国卡尔斯鲁厄理工学院学习,主修化学和数学。1928年,他去了慕尼黑大学,同年4月,他在慕尼黑坐有轨电车时受伤,右腿落下终身残疾。1929年,泰勒转读莱比锡大学,并于第二年获得物理化学的博士学位,其博士论文涉及氢分子离子最早的一次准确量子力学论述。1934年,进入哥本哈根大学理论物理研究院深造。1935年,泰勒收到美国华盛顿大学的邀请出任物理学教授一职。1939年,在得知原子核能够在裂变时产生热能后,泰勒开始从量子、分子方向开始核物理的研究。1941年,泰勒加入美国国籍。1942年,成为曼哈顿计划的成员,参与研制第一颗原子弹。1945年,首枚原子弹研制成功,但泰勒对氢弹的兴趣有增无减。1950年,在他对氢弹的宣传下,氢弹制造计划正式开展。1952年,美国第一枚氢弹试爆成功。同年,在泰勒的大力倡导下,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室在加利福尼亚州成立。60年代,他成为争议性人物,反战人士给他贴上了“战争罪犯”的标签,但他仍主张全力发展美国的核武器。1975年,泰勒退休,发表了一些对于军事议题具有争议性的技术解决方法。1983年,约翰·泰勒劝说里根总统推行名为“星球大战”的反弹道导弹计划,里根接受了它的提议。2003年,泰勒因为中风在加利福尼亚州的斯坦福去世。
J.H.泰勒对物理学多个领域也都有相当的贡献,包括量子、分子、光谱学表面物理学以及核物理领域的核裂变和核聚变。如1937年,由姜(H.A.Jahn)和泰勒通过观察八面体配位化合物的结构提出了一种解释配合物畸变的理论,叫做姜-泰勒效应;1938年,斯蒂芬·布鲁诺尔(Stephen Brunauer)、保罗·休·艾米特(Paul Hugh Emmett)和J.H.泰勒共同提出了BET多分子层吸附理论;此外,泰勒还参与制造原子弹氢弹,且取得成功等。美国能源部长斯宾塞·亚伯拉罕(Spencer Abraham)认为泰勒是一个了不起的人,是20世纪的巨人之一。
人物生平
早期经历
1908年1月15日,泰勒出生于匈牙利布达佩斯一个殷实的犹太家庭,父亲是位律师。泰勒12岁那年,父亲把他介绍给在布达佩斯大学教数学的朋友克拉格教授,激发了他对数学的兴趣。
1926年,匈牙利的反犹排犹之风刮得正猛,18岁的泰勒来到德国卡尔斯鲁厄工学院求学,主修化学和数学。1928年,他去了慕尼黑大学,同年4月,他在慕尼黑坐有轨电车时受伤,右腿落下终身残疾。1929年,J.H.泰勒转读莱比锡大学,并于第二年获得物理化学的博士学位,他的博士论文运用量子力学理论测试出受激氢分子中的能量程度,是涉及氢分子离子最早的一次准确量子力学论述。期间,在乔治·普拉切克(George Prachek)的安排下,J.H.泰勒拜访了恩利克·费米(Enrico Fermi),从而将泰勒的研究方向定为核物理
接下来的三年里,泰勒先后在莱比锡大学和哥廷根大学做研究员。1933年,泰勒在犹太人援助委员会的帮助下离开德国,到达丹麦哥本哈根。1934年,他申请到洛克菲勒基金会的研究基金,进入哥本哈根大学理论物理研究院深造,同一年,他被伦敦大学聘为讲师。
参与制造原子弹
1935年,在乔治·伽莫夫(George Gamoff)的推荐下,泰勒收到美国华盛顿大学的邀请担任客座教授,教授分子物理和原子物理课程。泰勒在这之前他主要从事量子力学物理化学方面的应用,来美国后他的兴趣转向了核物理。他和乔治·伽莫夫合作,一起总结出辐射衰变过程中亚原子颗粒脱离原子核的规律。
1939年,物理学家们已经知道原子核能够在裂变时产生热能,U-235这一稀有的同位数蜕变时也会产生能量巨大的连锁反应,于是泰勒从量子、分子方向开始核物理的研究。同一年,泰勒和物理学家西拉德(Sirad)等其他五位科学家一起,说服阿尔伯特·爱因斯坦给美国总统富兰克林·罗斯福写信,陈诉了纳粹研制原子弹的潜在威胁,呼吁美国尽早研制原子弹,最终促成了美国原子弹计划的开展。
1941年,泰勒入美国国籍成为美国公民,他的兴趣转到核能量应用方面。同一年,他转到纽约哥伦比亚大学,正式参加原子弹的设计研制。1942年至1946年,泰勒一直都是“曼哈顿计划”的成员,参与研制美国第一颗原子弹,期间,他还热衷于推动研制最早的核聚变武器,但这些构想直到第二次世界大战结束之后才实现。1942年,他在哥伦比亚大学和恩里科·费米教授一起从事裂变研究,第二年他转到芝加哥大学冶金实验室。从1943年到1946年,泰勒在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯原子能实验所工作,先在汉斯·贝斯(Hans Bass)的理论物理组从事研究,后来转到费米的手下探索氢弹的可行性。1945年,首枚原子弹研制成功,但泰勒对氢弹的兴趣有增无减,但在研制氢弹的问题上和罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)的观点产生分歧。
参与制造氢弹
1946年,泰勒离开了洛斯阿拉莫斯实验所,转到芝加哥大学任教。1949年,泰勒又回到洛斯阿拉莫斯实验所,并当上了实验所的副主任。同一年,苏联的原子弹试爆成功,约翰·泰勒开始大张旗鼓地为氢弹计划做宣传,他的倡议很快得到哈里·S·杜鲁门总统的支持,美国的氢弹计划在1950年1月正式开展。起初泰勒的研究工作很不顺利,但他在1951年取得了突破性进展,他和另一位科学家乌拉马(Ulama)合作,发现能用X光点燃氢弹的热核燃料,解决了氢弹研制中的关键问题。
1952年,美国第一枚氢弹试爆成功,泰勒的名字也和氢弹永远挂上了钩,被誉为“氢弹之父”。在研制氢弹的过程中,泰勒认为洛斯阿拉莫斯实验所对氢弹计划的支持不够,因此和罗伯特·奥本海默以及其他科学家产生矛盾。奥本海默在30年代和美国左派组织有过密切联系,对氢弹的研制又一直持反对态度,于1954年被指控对美国不忠。许多科学家在法庭上挺身而出为他辩护,而爱泰勒则提供了对奥本海默相当不利的证词。作为共事多年的同事,两人都为美国的核武器发展做出了贡献,他俩之间的恩恩怨怨也给约瑟夫·麦卡锡时期的美国政治写下了一个独特的篇章。
发展核武器
氢弹研制成功之后,泰勒仍然不满足于美国热核武器的发展进度。1952年,在泰勒的大力倡导下,劳伦斯·利物茅核武器实验所在加利福尼亚州成立,和洛斯阿拉莫斯实验所打起了擂台。在接下来的二十多年里,作为实验所主任,泰勒把主要精力放在热核弹头的研制开发上,其中由劳伦斯·利物茅实验所开发出来的洲际弹道导弹核潜艇导弹成了美国核弹库中的拳头产品。1959年,泰勒又主持建立了加利福尼亚大学伯克利空间科学实验室,主要负责研发包括核弹在内的美国国防科技。
由于泰勒在核武器问题上一贯的鹰派立场,他在60年代再次成为争议性人物,有的反战人士甚至给他贴上了“战争罪犯”的标签。但是,泰勒不为所动,仍然主张全力发展美国的核武器。他对于一些军事与公共议题,发表了一些具有争议性的技术解决方法。如计划在阿拉斯加州利用热核爆开凿港口等,原子能委员会于1958年接纳了泰勒的计划书,并被定名为“战车计划”。最后,由于计划财政上不可行及辐射有关的健康问题,计划于1962年被取消。泰勒还对禁止核武器实验和1972年的美苏反弹道导弹条约持反对态度。
晚年生活
1975年,泰勒退休,被劳伦斯利弗莫尔国家实验室任命为荣誉主任,也被斯坦福大学胡佛战争革命暨和平研究所任命为高级研究员。到了20世纪80年代,特勒又意识到了世界各国弹道导弹的威胁。于是1983年,约翰·泰勒劝说里根总统推行反弹道导弹计划并被里根接受。泰勒提议以几十亿美元来发展战略防御体系,主要内容是使用激光卫星摧毁来犯的苏联洲际弹道导弹,这个体系被称为“星球大战”。2003年9月9日,泰勒因为中风加利福尼亚州的斯坦福去世。
主要成果
泰勒对物理学多个领域也都有相当的贡献,包括量子、分子、光谱学表面物理学以及核物理领域的核裂变和核聚变方面。
姜-泰勒效应
1937年,由姜(H.A.Jahn)和泰勒通过观察八面体配位化合物的结构提出的一种解释配合物畸变的理论,即当一个非线形分子体系的基态同时存在几个简并能级时,该体系不稳定,一定会发生畸变,使一个能量降低,以消除这种简并性。该理论称为姜-泰勒效应。
BET多分子层吸附理论
1938年,从朗谬尔单分子层吸附模型出发,斯蒂芬·布鲁诺尔(Stephen Brunauer)、保罗·休·艾米特(Paul Hugh Emmett)和J.H.泰勒假设气体在固体表面吸附的每一层均服从朗谬尔模型,进一步导出BET 吸附公式,提出了BET多分子层吸附理论,该理论是开展固体表面性质研究的重要理论基础。
伽莫夫-泰勒选择定则
在β衰变的过程中,角动量的改变量不同于最早认识的β衰变发生了变化,为了解释这种现象,伽莫夫(George Gamoff)和泰勒指出,电子和反中徼子自旋可以反平行,角动量的改变量为0。也可以平行,则当角动量的改变量为0或1(0→0跃迁除外)时,也满足角动量守恒。因此,把电子与中微子自旋平行时的选择定则称为伽莫夫-泰勒选择定则,相应的跃迁称为伽莫夫-泰勒跃迁,简称G-T跃迁。
发展量子力学理论
泰勒与贝特合作开发了一套振荡波传播理论,他们为这种波背后的气体表现所作的解释,对导弹返回技术非常有价值。此外,泰勒对托马斯一费米理论有贡献,该理论是密度泛函理论的先驱,是复杂分子经量子力学处理时所用的标准现代工具。1953年,他与尼古拉斯·梅特罗波利斯及马歇尔·劳森布卢夫共同写了一篇论文,是为统计力学上蒙特卡罗方法应用的标准开端。
核武器的研究
1941年,泰勒正式加入美国原子弹制造计划,到1945年,首枚原子弹研制成功。1950年加入美国的氢弹计划,期间发现能用X光点燃氢弹的热核燃料,解决了氢弹研制中的关键问题。1952年,美国第一枚氢弹试爆成功。氢弹研制成功之后,泰勒继续倡导发展核武器,成立了劳伦斯·利物茅核武器等实验所,取得一些成果,如开发出来了洲际弹道导弹核潜艇导弹等。
人才培养
爱德华·泰勒在芝加哥大学加利福尼亚大学伯克利分校加利福尼亚大学戴维斯分校先后指导包括杨振宁在内的多名学生,具体信息如下:
参考资料:
主要论著
荣誉奖项
荣誉
奖项
社会职务
个人生活
性格特点
泰勒的才华出众,但是个性却惹人厌恶。他热爱弹钢琴,经常深夜在自己家中弹琴,影响了周围同事的休息,他的邻居对他感到厌烦,他却不思悔改。另外,他由于没有当上洛斯阿拉莫斯实验室理论物理部的主任而与同事关系紧张。他不肯服从任务安排,拒绝从事裂变弹的内向爆炸理论计算,这给原子弹工程带来了不少麻烦。
友谊与事业
1930年,泰勒结识了俄罗斯物理学家乔治·伽莫夫(George Gamow)和列夫·兰道(Lev Landau)。泰勒终身的好友捷克物理学家乔治·普拉切克(George Prachek)对于泰勒的科学和哲学的研究非常重要,正是他安排爱泰勒与他一起前往罗马拜访恩里科·费米(Enrico Fermi),从而将泰勒的研究方向定为核物理。
婚姻生活
1934年2月,爱德华·泰勒与朋友的妹妹奥古斯塔·玛丽亚·哈卡尼(Augusta Maria Harkanyi)结婚,由于哈卡尼是加尔文主义基督徒,他们在加尔文主义教堂结婚。
人物轶事
与奥本海默的冲突
第二次世界大战期间,美国启动了庞大的曼哈顿核开发计划,并在战争末期试制出3枚原子弹投入战场。战争结束后,美国科学家对于有关核武器的发展方向发生了分歧。泰勒认为,以核裂变为扳机引发释能效率更高的核聚变,制造威力更大的“越级”热核聚变弹是未来的发展方向。相反,成功主持曼哈顿计划罗伯特·奥本海默所领导的小组,则不认为热核聚变具有技术上的可行性,他们更看重当量较小的裂变核武器。
1954年,在对奥本海默(Oppenheimer)的听证会上,泰勒指控其对美国不忠诚,政治倾向有问题,做出了对奥本海默十分不利的证词,从而引起了大多数科学家的非议。有人认为他这样做的根本目的是为了争权夺利,以便从奥本海默手中争夺核科学家领袖的位置。
为杨振宁贺寿
J.H.泰勒在给杨振宁的70岁贺词中,回忆杨振宁在粒子物理实验的趣闻以及两人在学位论文上的研究。泰勒认为那段经历是他人生中最美好的时光。
人物影响
爱德华·泰勒奖
1991年,美国核物理学会设立爱德华·泰勒奖(Edward Teller Award),该奖的前身为激光相互作用和相关等离子体现象( Laser Interaction and Related Plasma Phenomenon,LIRPP),1999年被聚变能源司正式认可为该司管理的奖项,并由美国核物理学会聚变能源部全额资助。该奖每两年在国际惯性聚变科学与应用大会上颁发,每次授予两名杰出科学家,奖励他们在运用激光和离子粒子束产生高温高强物质来进行科学研究及可控热能核聚变上的前沿研究和领导力。
衍生作品
泰勒的一生因其科学才能、人际关系欠佳,以及个性善变而知名,此外,泰勒也被认为是1964年电影《奇爱博士》的灵感来源之一。泰勒因为其个性以及氢弹的研制,可谓是誉满天下、谤满天下。
人物评价
泰勒个性不佳,人缘很差。物理学家拉比(rabbi)曾评道:“这个世界没J.H.泰勒的话会好得多。”
美国能源部长斯宾塞·亚伯拉罕(Spencer Abraham)2022年亲自授予泰勒金奖,这是能源部的最高荣誉,他说:“泰勒博士是一个了不起的人。他被认为是20世纪的巨人之一,他为赢得第二次世界大战美苏冷战所做的贡献是不可估量的。”
参考资料
Augusta “Mici" Teller.ATOMIC HERITAGE FOUNDATION.2024-05-30
Edward Teller.NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES.2024-05-21
Main navigation.Edward Teller.2024-05-21
Edward Teller.The Mathematics Genealogy Project .2024-04-24
This Month in Physics History.American Physical Societ | Privacy_policy..2024-06-03
Edward Teller Award.ANS.2024-05-21
目录
概述
人物生平
早期经历
参与制造原子弹
参与制造氢弹
发展核武器
晚年生活
主要成果
姜-泰勒效应
BET多分子层吸附理论
伽莫夫-泰勒选择定则
发展量子力学理论
核武器的研究
人才培养
主要论著
荣誉奖项
荣誉
奖项
社会职务
个人生活
性格特点
友谊与事业
婚姻生活
人物轶事
与奥本海默的冲突
为杨振宁贺寿
人物影响
爱德华·泰勒奖
衍生作品
人物评价
参考资料